形核剂对铝合金晶粒细化极限行为的研究

发布时间：2017-11-03 18:25

  本文关键词：形核剂对铝合金晶粒细化极限行为的研究

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【摘要】：随着铝合金应用领域的不断扩大,对其性能的要求也越来越高。由于晶粒细化是提高铝合金性能的重要手段,因而Al-Ti-C(B)系中间合金获得了广泛的工业应用,本文对该系形核剂进行了深入研究,目的是进一步挖掘中间合金形核剂的应用潜力,提高铝合金的性能,为工业生产提供必要的数据支持。本文系统研究了Al-Ti-C(B)系中间合金形核剂对1060、6063及772.0三种铝合金的晶粒细化行为,提出了形核剂晶粒细化极限的概念,并探讨了晶粒细化极限产生的机理,进一步揭示了铝合金晶粒细化的共性问题。另外,通过深入研究Al-Ti-C(B)系中间合金细化后6063合金性能的变化规律,提出了铝合金力学性能及电化学性能与合金晶粒度及晶粒细化极限的相关性,并进一步结合热处理,研究了晶粒细化对6063合金时效析出行为的影响。本文研究提出的Al-Ti-C(B)系中间合金形核剂对铝合金晶粒细化极限行为的概念,以及揭示的铝合金的细化及强韧化规律为铝加工业改进工艺和提高产品品质提供了重要参考和依据,具有一定的现实意义。本文的主要研究工作如下：(1)铝合金晶粒细化极限行为的研究研究发现,1060、6063及772.0铝合金在采用Al-Ti-C(B)系中间合金形核剂进行细化时存在晶粒细化极限,即：本试验条件下,当添加1.5%～2.0%的Al-5Ti-0.25C或添加1.5%～3.0%的Al-5Ti-1B时三种合金将达到晶粒细化极限,且三种合金细化极限晶粒度相近,为40～50μm。分析认为,产生细化极限现象的原因可以从两个角度进行分析：1)异质形核受Ti元素扩散的限制,2)形核过程中结晶潜热的释放(再辉现象)抑制了形核率的进一步增大,因此,细化极限的产生就成为必然。(2)熔体超声处理对中间合金形核剂微观组织及晶粒细化行为影响的研究本文研究了熔体超声对Al-5Ti-0.25C中间合金形核剂微观组织以及对6063合金晶粒细化极限行为的影响。研究表明,熔体超声处理能够促进Al-5Ti-0.25C中间合金中TiC粒子的弥散分布,有效破碎粗大TiAl3相,促进中间合金在铝熔体中的溶解。另外,施加1min的熔体超声处理便能将6063合金晶粒由1500μm细化至250μm左右,并且可以进一步降低6063合金的细化极限晶粒度至30μm左右。(3)6063合金力学及耐蚀性能与晶粒度相关性的研究采用Al-Ti-C(B)系中间合金形核剂可大幅度提高6063合金的综合力学性能。其中,A1-5T1-0.25C细化后合金可达到的最高拉伸强度为271MPa,最高延伸率为15%,最高布氏硬度为81.4HBW,分别较未细化合金提高了59.4%、114%及132.7%,其对合金综合力学性能的提高作用明显优于Al-5Ti-1B。另外,添加Al-5Ti-0.25C中间合金细化或单纯改变冷却速度细化均可提高6063合金的耐蚀性。试验结果表明,6063合金力学及耐蚀性能变化规律与合金晶粒度具有明显正相关性。(4)晶粒度对6063合金热处理时效行为影响的研究添加Al-5Ti-0.25C中间合金形核剂可以加快6063合金的时效进程,缩短拉伸强度峰值时效时间。达到峰值时效前,中间合金添加量越多,合金达到一定强度值所需的时效时间越短,当中间合金添加量达到1.0%时,6063合金的峰值时效时间可由15h以上缩短至10h-12h。另外,相同时效时间条件下,加入Al-5Ti-0.25C中间合金形核剂也大幅度提高了该合金的延伸率。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21

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本文编号：1137403